人類的祖先什麼時候變成魚了?
看過前段時間屠榜各個熱搜的詞條——“我國科學家證實人類是從魚進化而來的”,相信很多人都會産生這樣的疑問。
這說的,是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所朱敏院士團隊接連發表在頂尖學術期刊《自然》的最新研究結果。該成果甚至登上了《自然》當期雜志封面。
《自然》封面展示了最新發現的5種志留紀古魚新屬種的三維複原圖
但印象中,人類的祖先不是古猿嗎?怎麼突然變成魚了?
以後吃魚的時候,是不是在變相地吃祖先?
人類的祖先到底是哪位?“人類的祖先是古猿”,這一說法的主要依據,是一副于20世紀70年代左右發現的南方古猿阿法種化石骨架。
因為這具骨架有典型的“經常性直立行走”特征,經認證,科學家們認為這應該就是我們現代人——智人的祖先。這副骨架,被命名為露西(Lucy)。科學家們親切地稱她為“老祖母”露西。
“老祖母”露西複原圖
但如果我們把時間線拉得足夠長,就會産生一個問題:從露西往上捋,她的祖先又是什麼?
想回答這個問題,繞不開脊椎動物的演化曆史。
而魚類,就是世界上最早出現的脊椎動物。
目前已知最早的脊椎動物,是在我國雲南省發現的“昆明魚”。它是一種無颌的魚形動物,距今約五億三千萬年。在這一階段的演化過程中,颌的出現,成為脊椎動物進化的一個關鍵節點。
“昆明魚”
按照科學家們的推斷,在這個節點上,硬骨魚類的其中一支,逐漸進化成陸生脊椎動物。這個過程最典型的特征是,它們的呼吸器官從鰓變成了肺。
随後,這些登上陸地的魚類逐漸适應了陸地環境,進化出了四肢,成為最早的兩栖類動物。它們習性與現在的蛙類很相似:幼年時需要用鰓呼吸,成年後可以在陸地生存,但産卵和孵化過程仍需在有水的環境中進行。
随着時間繼續推移,兩栖類動物中逐漸分化出一種羊膜動物。它們的胎兒外會包裹着一層羊膜,出生前後不會發生形态變化。這種分化,讓它們徹底擺脫了水生環境。
到了“恐龍時代”,羊膜動物中的部分動物逐漸進化成哺乳類動物,而其中的一小支又在漫長的時間裡,慢慢進化成現在的人類。
所以,說人類的祖先是古猿沒有錯,是古魚更沒有錯。
并且,我們也不用過分擔心“吃魚是不是在吃祖先”。畢竟人類和現生魚類在當初的關鍵節點分别選擇了兩條截然不同的道路,并各自演化到今天。
如果非要給這段淡薄的“親戚關系”加上一個限定,那大概也隻能是平輩了。
從魚到人,我們何以“填補空白”?回歸到此次被《自然》雜志選為封面的論文,既然此前就有“人類的祖先是魚”的說法,那為什麼還能稱之為“填補空白”的研究呢?
簡單來說:因為我們找到了化石證據。
現代古生物學家普遍認為,脊椎動物的進化曆程,最早可以追溯到5.39億~5.20億年前的寒武紀生命大爆發時期。包括人類在内,目前地球上現存的99.8%的脊椎動物都有颌骨。而人體的很多器官和關鍵身體結構都可以追溯到有颌脊椎動物的出現。隻不過,以上的這個推斷,一直缺乏完整的有颌脊椎動物初期演化的化石證據。
這種情況,直到2009年才慢慢改善。這主要得益于中國科學院古脊椎動物與古人類研究所在華南地區及潇湘動物群中約4.25億年前的化石中發現了相關證據。
古脊椎動物演化示意圖
此次的研究價值也在于此——我們集中發現了一批産自我國重慶與貴州交界的新化石标本。這些标本的發現讓有颌脊椎動物的标志性演化特征更加清晰,屬于首次為有颌類的崛起與最早期輻射分化提供确切證據,當然稱得上“填補古生物學史關鍵空白”。
5條4億年前的魚,帶來了什麼?這一次,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所帶來的是5條來自約4億年前的古魚化石:
我們按照時間線一個一個捋一下,就能知道為什麼這次的“填補空白”能讓學界這麼激動。
首先,是5條魚中時間最早的新塑梵淨山魚。通過對梵淨山魚的系統發育分析,結果顯示,這類魚屬于軟骨魚—棘魚類—栅棘魚屬,并且已經擁有了相對成熟的身體結構。它的發現,把脊椎動物中栅棘魚類的最早出現時間推到了志留世蘭多維列期。按照此前科學家們的推斷,軟骨魚和硬骨魚的形态學分化時間應該是保持一緻的,所以,新塑梵淨山魚化石也側面證明了,硬骨魚幹群,在這一時期應該也已經出現了。
據相同組織學與表面紋飾等特征對梵淨山魚不同部位進行識别
再看時間稍晚一些的雙列黔齒魚。
這類魚最典型的特征是,有排列清晰、呈之字形單向生長的齒單元與交錯排列的側生齒單元。這個特點讓它能完美區别其他無颌魚類——它是有颌的。這次的發現,把有颌類最早的牙齒化石記錄直接向曆史深處推進了1400萬年。
黔齒魚的齒旋化石
而時間更晚一些的靈動土家魚化石,則為我們解釋了一個更具體的問題:人類的四肢從何而來?
按照以往的認識,通常認為陸生生物的四肢來源于肉鳍魚類的偶鳍(胸鳍與臀鳍)。而近年來分子生物學與胚胎學的研究指出,偶鳍的起源也遵循“鳍褶理論”,即它是從一條縱貫全身的褶皺演化而來的。
靈動土家魚雖然屬于無颌類,但在這次發現的靈動土家魚的腹部,科學家們就發現了一對縱貫全身的腹側鳍褶,這為學界長期以來讨論的附肢起源的“鳍褶理論”提供了關鍵的證據。而另外兩種古魚化石,也分别在不同程度上對有颌脊椎動物的演化提供了證據。
靈動土家魚化石
正如《自然》雜志對這些發現評述的那樣:“無論在理論發展上還是在時間線的完善上,一個令人振奮的早期有颌類演化研究新時代已經到來,而我們正處在它的起點。”
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